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入口即死的氰化物,究竟是个什么鬼?

发布时间:2019-07-17 来源: 化学科讯 阅读:42721

欧美谍战剧中经常会出现这样一个情节:特工用一个针筒往敌人射一枚针,对方顿时倒地身亡。这针上的毒,就是氰化钾。在《名侦探柯南中》,柯南经常闻一闻死者的嘴——苦杏仁味,然后脑子被雷劈过,马萨卡……这种苦杏仁味的毒药就是氰化物。

氰化物,名人的选择

氰化物致死剂量小、死亡速度快、抢救困难,它素来被视为一种强力的毒药。历史上,不少名人用它自杀,二战时德军著名将领隆美尔就因卷入推翻希特勒的行动而被勒令服用氰化物“体面地”死亡,希特勒长期的女友爱娃在柏林陷落前也是选择服用氰化钾自杀。被誉为“计算机科学之父”的英国著名科学家图灵也是因吃下被氰化物浸泡的苹果而离世。一些间谍或者特种部队人员往往也随身携带氰化物胶囊,以便在有可能落入敌人手中时迅速自杀。

除了自杀外,各国的特工间谍以及不法分子也经常将氰化物用于谋杀。二战期间,纳粹德国曾用氰化物在数个集中营中杀害过数万犹太人,在人类历史上记下了沉重的一笔。美国一些州曾采用毒气室的方式执行死刑,所用的正是氰化物。而发生于1982年和1986年的两起感冒药泰诺投毒案中,嫌疑人使用的也是氰化物。

泰诺投毒案中,嫌犯就使用了氰化物

根据公开的文献报导,国内也曾有不少犯罪分子使用氰化物作案,例如,用带有氰化物的弩箭射杀他人饲养的犬类后将其偷走;也有案例是用它进行抢劫或谋杀等犯罪。在犯罪手法中,多数是采用将氰化物投入他人饮料、食物之中诱其服下而中毒,但也有案件采用注射、喷射等手段投毒。1992年,岳阳市甚至还发生过一起阴道内置放氰化物胶囊投毒的案件。

电视剧《后宫甄嬛传》里的角色安陵容就是以苦杏仁自杀的。苦杏仁并不是我们当零嘴吃的甜杏仁(又称甜杏仁或南杏),而是较为少见、多用于中药的药材,又称为北杏;苦杏仁含有的氰苷浓度是前述植物中最高的,因此风险评估建议苦杏仁成人摄取量一天别超过两颗,请不要拿苦杏仁当零嘴了。由于氰苷经过加热与水煮的过程可以被有效分解,也建议大家有药用需求时要好好依据医嘱用药、煮药啊!

《后宫甄环传》的安凌容以含有氰苷的苦杏仁自杀

氰化物究竟有多毒?

真正具有强烈毒性的氰化物有三种:氰化钠(NaCN)、氰化钾(KCN)以及氢氰酸(HCN)。

用我们经常用的LD50(lethal dose 50%,在指定时间内杀死测试动物中一半数量所需要的剂量)指标对比,砒霜是(大鼠口服)14.6毫克/千克(体重),而氰化钠是(大鼠口服)6.44毫克/千克(体重),氰化钾是(大鼠口服)5毫克-10毫克/千克(体重)。也就是说,这东西比砒霜还要厉害三分。

那么,氰化物的毒性到底有多强烈呢?所谓“离开剂量谈毒性都是耍流氓”,但毒物的致死剂量往往存在个体差异,与人的体重、身体强壮程度甚至当时胃里残余的食物的多少都有关系。2009年第4版的《法医毒物分析》认为,氰化钾的致死剂量在50-250毫克之间,这与砒霜(As2O3)的致死量差不多。而决定是否致死,则需要看血液浓度达到多少,氰化物中毒血浓度约为0.5μg/ml,致死血浓度≥1μg/ml。

形象地说,如果口服氰化钾固体,若吃下相当于1/3颗普通胶囊或半个新版1毛钱硬币大小的一小撮粉末,就几乎肯定能置人于死地。而如果考虑的是最小剂量的话,米粒大小的氰化钾粉末就可能致死。

致死剂量的氰化钾(来源:wiki)

而对于氰化氢,当空气中的氰化氢浓度达到100~300ppm,就可以使人在一小时之内死亡;如果浓度增大到2,000ppm,人吸入后一分钟就可能死亡。

氰化物毒在何处?

我们都知道,两个原子要想形成化学键,通常是双方各出一个电子放到一起。很多时候,金属的原子或者离子拿不出这样的电子,但是氰离子说,不要紧,我自己有两个电子,其中一个算在你名下,你只要给我找个地方就好。这样一来,氰离子就和金属就形成了特殊的化学键——配位键。

氰化物进入人体后,遇到细胞线粒体中的细胞色素c氧化酶,酶中含有铁离子(Fe 3+),于是二话不说冲上去就和对方抱在一起,形成了配位键,而且怎么拉也不松手。这一“抱”不要紧,Fe 3+不再能变为二价铁离子(Fe 2+),从而导致细胞内一系列的生化反应不能继续进行,使细胞不能再利用血液中的氧气而迅速窒息。同时,因为缺乏呼吸作用产生的能量(ATP),中枢神经系统会迅速丧失功能,继而使人体出现呼吸肌麻痹、心跳停止、多脏器衰竭等症状而迅速死亡。

氰化物使用有何禁忌?

氰化钾和氰化钠遇到酸性物质,甚至是空气中的二氧化碳,都非常容易释放出氰化氢,这是极其危险的。即便没有酸性物质存在,当氰化钾或者氰化钠溶于水或者受潮时,也会生成氰化氢。这是因为弱酸的盐在水中很容易发生水解,变成对应的酸:

CN- + H2O = HCN + OH-

正因为如此,在使用氰化钾和氰化钠时务必格外小心,万万不可让它们与酸接触;特别是配制水溶液时一定要确保溶液处在碱性条件下以抑制它们的水解,否则很容易酿成大祸。

纯净的无水氰化氢具有一定的稳定性,但混有杂质和水时就不稳定。在静止下特别是受到光照时能分解成低毒的氨、甲酸、草酸及褐色的水不溶物,保存液态氰化氢时必须加入磷酸稳定剂以防止氰化氢强烈聚合。在大气中,夏季约10分钟,冬季约1小时,氰化物会在紫外光作用下氧化成氰酸,进而分解成氨和二氧化碳。

对于进入环境特别是水体中的氰化物,可以用硫代硫酸钠、次氯酸钠、过氧化氢、臭氧等强氧化剂将其转化为低毒的氰酸盐,还可以用二价铁离子与其生成稳定且低毒的亚铁氰化物。

2NaCN + 5NaClO + 2NaOH = 2Na2CO3 + N2 + 5NaCl + H2O

NaCN+Na2S2O3 ═ NaSCN+Na2SO3

NaCN+H2O2+H2O = NaHCO3+NH3↑

NaCN+ O3=NaCNO+ O2臭氧(O3)可以将剧毒的NaCN溶液氧化为无毒的NaCNO,进一步将NaCNO氧化为N2。

氰化氢(HCN)检测方法

空气中有氰化氢存在时,用联苯胺-醋酸铜试纸测定呈蓝色反应,用甲基橙-氯化汞(Ⅱ)试纸测定,由橙色变粉红色,用苦味酸-碳酸钠试纸测定由黄色变化为茶色。

氰化物的工业用途

氰化钠虽然毒,但它实际上与我们的生活息息相关。而且氰化钠的下游产品很多还被你吃进嘴里,比如氨基酸。

1999年,日本生产的氰化钠50%都用来生产蛋氨酸,蛋氨酸又主要用于生产饲料。

蛋氨酸是非常重要的一种氨基酸。在医药行业,蛋氨酸是氨基酸输液、复合氨基酸的主要成分;在保健品行业,蛋氨酸可以用于口服营养剂。除此之外,生化研究、照相、化妆品等领域都有蛋氨酸的影子……

不过,对于氰化钠来说,这些都不是终极大boss。在目前的地球上,氰化钠最主要的用途其实是提炼黄金。

氰化钠炼金术


氰化物可用于将黄金、白银等贵金属提炼出来

尽管很早人类就用氰化钠提炼各种化学品、制造颜料以及居家旅行杀人灭口,但那时候氰化钠的产量都不太大。

1887年,人类尝试用氰化钠提取金、银。上面说到氰化物喜欢与“铁”勾搭杀人,其实,金、银也是氰化钠的菜。我们都知道,金在自然界通常以单质形式存在,其化学性质稳定,难以发生化学反应,因此很难把它和矿石中的其他物质分离开。但如果用氰化钾或者氰化钠的溶液去处理含金的矿石,氰离子能够与黄金形成配位键,从而将它转变成能溶解在水中的盐,从矿石中提取出来:

4Au + 8NaCN + O2 + 2H2O = 4Na[Au(CN)2] + 4NaOH

这之后,我们可以再把含有金的盐还原成黄金单质。例如在隔绝氧气的条件下向溶液中加入锌粉,锌粉就会把金置换出来,这样我们就从矿石中提炼出了纯金:

2Au(CN)2- + Zn = 2Au + Zn(CN)42-

中国黄金报曾经详细地报道过内蒙古一家黄金生产公司的情况,报道中说,2014年,该公司生产黄金5.1吨。为支撑产能,公司每月需消耗氰化钠2000多吨。粗略计算,这相当于生产1千克黄金得耗费4.7吨的氰化钠。

氰化物的高毒性使人们一直想使用其他化学物质来替代它提取黄金,但很不幸的是,这些替代物的效果都逊于氰化物,因此黄金开采行业目前还不得不继续使用氰化物。另外,氰化物能参与许多重要的反应,因此还经常作为原料用于生产其他重要的化工产品。因此,虽然氰化物令人生畏,我们的生活还真离不开它。

氰化物中毒并非无药可救

如果氰化物中毒,可以将亚硝酸异戊醋1~2 支( 0.2ml/支) 放在手帕或纱布内捏碎立即让患者吸入, 每次吸吸入30秒,2~3 分钟后可重复一次。同时应尽快静脉注射亚硝酸钠。亚硝酸钠注射完毕后, 随即用同一针头缓慢静脉注射( 不少于10min ) 硫代硫酸钠25~50 % 溶液20~50ml。必要时1小时后重复半量。并给予吸氧、呼吸机支持、高压氧治疗及利尿等辅助措施,往往能挽救中毒者的生命。此外,预防氰化物中毒, 可同时口服4-DMAP 180mg及氨基苯丙酮(PAPP) 90mg两种片剂。后者形成变性血红蛋白维持作用时间长,副作用也小。

所有氰化物都很毒吗?

有机氰化物并没有无机氰化物那么强烈和作用迅速的毒性。这是因为有机氰化物中氰基以共价键的形式与其他原子相连,无法以氰离子的形式游离出来。氰基并不能像氰离子那样与金属形成配位键,自然谈不上毒性。许多含有氰基的有机物例如聚丙烯腈(腈纶)、丁腈橡胶和ABS树脂都含有氰基,是非常重要且常见的高分子材料;氰基丙烯酸乙酯则是万能胶的主要成分。

不过关于有机氰化物,有一点需要提醒:那就是一些植物的细胞中含有一类被称为含氰糖苷或者生氰糖苷(cyanogenic glycoside)的有机氰化物。

(所谓糖苷, 指的是糖与其他化学结构相连得到的化合物,如果这些化学结构中有氰基,这样的糖苷就被称为含氰糖苷。这些植物的细胞的另外的部位又含有能够从含氰糖苷中分解出氰化氢的酶。当人或动物食用这些植物时,植物细胞受到破坏,二者有机会相遇,就会发生反应生成氰化氢,从而导致中毒。)

蔷薇科的杏仁、苹果核、樱桃核,以及小米、青豆、黄豆、竹笋、木薯都含有「氰苷」,也就是氰根与糖类结合的有机化合物。氰苷本身毒性不强(毕竟植物也是要行呼吸作用的啊),但氰苷在细胞被破坏、氧化或接触到胃液时会释出「氰根」,把任何胆敢冒犯的动物毒得不要不要的~

苹果核中也有氰化物的成分

木薯中含有大量的氰基糖苷,需要彻底煮熟才能食用

另外,许多含氮的材料特别是某些塑料,燃烧时会释放出氰化氢,哪怕这些材料中的氮原子并不以氰基形式存在,这是导致火灾中人员伤亡的一个重要原因。烟草燃烧时也会释放出少量的氰化氢,通常不会造成急性的中毒死亡,但对健康仍然有一定的危害。

最后需要说明的是,还有许多化学物质,例如氰酸盐、异氰酸酯和硫氰酸盐,以及由于毒奶粉事件而臭名昭著的三聚氰胺,尽管名字中带有“氰”字,但它们与氰化物结构不同,化学和毒理性质也相差甚远,是完全不同的几类化合物。虽然这些化合物中有的也具有比较强的毒性,但是总的来说没有氰化物那么危险。其他一些物质,如亚铁氰化钾等,虽然也含有氰基(CN),但因为很难解离出氰基离子(CN-),所以毒性较小,我国规定可用于食盐的抗结剂。

因此,在遇到这些名称相近的化学物质时一定要仔细分辨,不要轻易“谈氰色变”


关键词:氰化物 氰化钠 氰化钾 氢氰酸

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